Robotlarda kullanılan DC motorların bilgisayarla seçimi

Abstract

Anahtar Kelimeler Servo Motorlar, Robotlar, Motor Hesaplamaları Fırçasız olarak bilinen magnetik motor olan servo motorlar çok yaygın bir kullanım ve çalışma sahasına sahiptir. Genellikle robotlarda kullanılmalarına rağmen; paket, pres, tekstil makinelerinde, extruderlerde, eksenel sürücülerde tercih edilirler. Bu tezde ilk etapta brushless motorlar hakkında genel bilgi verilmiştir. Bu tip motorlarda neler dikkate alınır; hesaplama türleri; ne tür yardımcı elemanlar ve ekipmanlar kullanılır, mekanik sistemlerde nelere etkirler? vb. bir inceleme yapılmıştır. Kullanılan aktarma organları benzer yapısal sistemde incelendiğinden, hesaplama özelliklerinde eşit formüller karşılaştırılmıştır. Motora etkiyen yükün ağırlığı, hareketi motordan aktaran şaftın hızına göre bir hızlanma veya yavaşlamaya girer. Güç absorbe olduğu gibi kayıp da söz konusudur. Motor; RMS torku, maksimum torku, motor ağırlığı, voltaj ve akım gibi değerlerle bir ahenk içinde çalışmak zorundadır. Çünkü bu değerler hareketi irdeleyen ve kontrolere bilgi veren spesifik özelliklerdir. Bu çalışmada ele alınan ilk hedef; robotun çalışma sahasında yapacağı harekettir. Özel bir hareket sistemine değişik tip motor gerektiği için, ilk önce motorun imalatı söz konusu olmaktadır. Hareket sistemine uygun motor, kataloglarda mevcutsa akış şemasına bağlı kalarak hesaplamalara devam edilmiştir. Çıkan sonuçlar tek tek irdelenerek verilerle girilmiştir. Bu veriler motor kataloglarında taratılarak istenilen tip, en uygun motoru seçecek bir program yapılmaya çalışılmıştır. Mekanik olarak hazırlanan robota, kumanda hareketini ve dizaynını verebilmek için bir motora ihtiyaç duyulmaktadır. Bu motoru imal etmek veya seçmek için NEMA ve IEC standartlarından yararlanılmıştır. Standartlara sığınarak iki sistemi düşünen bir ilerlemeye hazırlanılmıştır. Fakat motor imali mekanik dışında iyi bir elektrik dizayn bilgisi istediğinden bu yola başvurulmuştur. Elektrik mühendislerinin bir çoğunun bilgi haznelerinde bu tip motorlar hakkında bilgiye rastlanmamıştır. Ancak belirli firmalar bazında motorların seçimi gerçekleştirilmiştir. Program sistemi Windows 95 altında Visual Basic 4.0 altında kurulmuş ve sonuca ulaşılmıştır. via

Keywords: Servo Motors, Robots, Motor Calculated SUMMARY Many applications require the precise, controlled movement of a object or load. This motion control can be provided by a servo motor. To obtain the desired performance from a servo motor, the load must be characterized and its motion profile must be defined. If the servo motor is incorrectly specified, it can lead to degraded performance, motor overheating, or excessive motor/amplifier cost. This work describes the process for specifying the correct servo motor for your applications. A servosystem consists of two main components, a servo amplifier or controller and a servo motor. The servo amplifier provides electrical energy to the servo motor which converts the electrical energy to mechanical energy in the form of torque and speed. This study outlines the procedure for sizing a servo motor in a simple, concise form and acts as a handy reference tool. It can be noted from the study that the selection process is sometimes, iterative... There are four load parameters which have to be determined as the first step in selecting a servo system. These parameters must be defined at the motor shaft, e.g. gears, belts and pulleys, or a leadscrew, the effect of these mechanics must be taken in to account. The four load parameters are listed as: Friction torque, viscous torque, Inertia and load torque. In electrically actuated robots, brush failures in the do servo motors used on the joints account for a major source of downtime. These devices wear, causing the effective terminal resistance of the armature to increase significantly, there by reducing the efficiency of the servo. Increased heating and torque reduction are two of the major consequences. In addition, as the motor turns, arcing between the brushes and interruption of current in the particular armature-coil being commutated. Besides contributing to mechanical deterioration of the brushes themselves, which can limit their use in "clean room" applications (e.g., in the handling of semiconductor), this situation also prevents robots so actuated from being used in explosive environments. Finally, the electromagnetic interference (EMI) produced by the electrical spark can also create reliability problems for other electronic devices working in the vicinity of the robot. Despite its obvious advantages over standard servo motors, currently few if any commercial robots utilize brushless dc motor technology. The primary reasons for this are the added cost of familiarity with the procedures needed to make the motor operate properly. However, it is expected that as the demand for higher-performance manipulators increases, the cost of the electronics will fall and more manufacturers will employ Brushless DC Motors in the subsequent generation of industrial robots. IX